CN111052453B - 密闭电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

密闭电池(20)包含电极体(22)和收容电极体的有底筒状的包装罐(50)。包装罐由进行了镍镀覆的铁形成，通过从包装罐的外侧表面朝向引线形成的焊接部(54)将与正极以及负极的一方连接的引线和包装罐焊接。焊接部(54)由熔痕形成，且包含第1层(56)和镍的含有浓度比第1层(56)高的第2层(58)，第1层(56)从引线一直形成到包装罐的内部，第2层(58)在包装罐的外侧表面侧与第1层(56)相邻地形成，在从包装罐的外侧来看焊接部的情况下，第1层(56)全部被第2层(58)覆盖。

Description

密闭电池及其制造方法
技术领域
本公开涉及密闭电池及其制造方法。
背景技术
近年的二次电池不仅组装到微型计算机等电子设备来使用，而且还期待作为对车辆的行驶用的电动机供给电力的电力源。锂离子二次电池若作为获得高能量的代价而因金属异物等混入电池内产生内部短路，则有可能出现电池本身的发热等问题。
以往，包装罐和与电极体的正极以及负极的一方连接的引线主要通过电阻焊接来连接。但是，该电阻焊接在焊接过程中在电池内部会发生溅射，金属异物会混入到电池内，从而存在因电压不良导致的电池的制造品质、安全性、以及可靠性恶化的课题。因此，近年，有如下技术：从包装罐的外侧照射能量束，例如照射激光，将包装罐和引线或者相当于引线的集电接头焊接，来防止溅射的发生(例如参照专利文献1～3)。
此外，在专利文献4中记载了通过如下方式制造的电池：从包装罐的外侧分两个阶段地照射能量束，依次进行包装罐以及相当于引线的集电体的焊接和退火处理，从而制造出电池。在该电池中，在焊接部中，层叠有第一层和自第一层起由微细的结晶粒构成的第二层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-3686号公报
专利文献2：JP特开2015-162326号公报
专利文献3：JP特开2016-207412号公报
专利文献4：JP特开2005-44691号公报
发明内容
发明想要解决的课题
作为包装罐，有时会使用由进行了镍镀覆的铁形成的包装罐。在该情况下，在从包装罐的外部照射能量束来将引线焊接到包装罐的电池中，包装罐的外侧表面的能量束的照射部的镍镀覆层和包装罐的基底金属会熔融而使镍和铁混合。由此，熔痕整体成为包装罐的基底金属的铁和镍镀覆层的镍的合金，该合金成为在包装罐的外侧表面露出的状态。因此，在包装罐的外侧表面露出的熔痕与不会因能量束而熔融的镍镀覆层相比，镍含有浓度降低，因此容易生锈，有可能会成为电解液泄漏的起点。
在专利文献4记载的电池中，虽然从包装罐的外部以两个阶段来照射能量束，但是通过第二个阶段的能量束的照射形成的第二层贯通包装罐的内侧面而到达引线。由于通过第二个阶段的能量束熔融的包装罐的镍镀覆层的镍成分会扩散到包装罐的很大范围，所以在包装罐的外侧表面露出的熔痕的镍含有浓度有可能会降低。
本公开的目的在于，提供密闭电池及其制造方法，在将引线焊接到包装罐的密闭电池中，能够提高在包装罐的表面露出的熔痕的防锈性。
用于解决课题的手段
本公开涉及的密闭电池是一种密闭电池，该密闭电池具备：至少一个正极和至少一个负极隔着隔板层叠的电极体；以及收容电极体的有底筒状的包装罐，包装罐由进行了镍镀覆的铁形成，通过从包装罐的外侧表面朝向引线形成的焊接部将与正极以及负极的一方连接的引线和包装罐焊接，焊接部由熔痕形成，且包含第1层和镍的含有浓度比第1层高的第2层，第1层从引线一直形成到包装罐的内部，第2层在包装罐的外侧表面侧与第1层相邻地形成，在从包装罐的外侧来看焊接部的情况下，第1层全部被第2层覆盖。
此外，本公开涉及的密闭电池的制造方法是一种密闭电池的制造方法，在该密闭电池的制造方法中，对引线和包装罐进行焊接的焊接工序具有：第1束照射工序，从包装罐的外部对包装罐的外侧表面照射第1能量束来将包装罐和引线进行焊接；以及第2束照射工序，在第1束照射工序后，从包装罐的外部对比第1能量束向包装罐的外侧表面照射的照射范围大的范围照射第2能量束。
此外，本公开涉及的另一密闭电池的制造方法是一种密闭电池的制造方法，在该密闭电池的制造方法中，在对引线和包装罐进行焊接的焊接工序中，使用衍射光栅使一个能量束分支成第1能量束和第2能量束，并且在包装罐的外侧表面的给定位置，使第1能量束以及第2能量束的照射部相对于包装罐相对地移动，以使得第1能量束比第2能量束先照射，由此将包装罐和引线焊接而形成第1层以及第2层。
发明效果
根据本公开涉及的密闭电池及其制造方法，在将引线焊接到包装罐的密闭电池中，能够提高在包装罐的表面露出的熔痕的防锈性。
附图说明
图1是实施方式的一例的密闭电池的底面侧半部分的截面图。
图2是图1所示的密闭电池的底视图。
图3是图1的A部放大图。
图4是图2的B部放大图。
图5是图3的C-C截面图。
图6是实施方式的另一例的密闭电池的底面侧半部分的截面图。
图7是图6所示的密闭电池的底视图。
图8是实施方式的另一例的密闭电池中与图4对应的图。
图9是实施方式的另一例的密闭电池中与图3对应的图。
图10是从包装罐的外侧来看图9所示的密闭电池的焊接部的图。
图11A是实施方式的另一例的密闭电池中与图4对应的图。
图11B是实施方式的另一例的密闭电池中与图4对应的图。
图11C是实施方式的另一例的密闭电池中与图4对应的图。
图12是示意性表示实施方式的一例的密闭电池的制造方法中包装罐以及引线的焊接部的截面的图。
图13是实施方式的另一例的密闭电池的制造方法中与图12对应的图。
图14是实施方式的另一例的密闭电池的底面侧半部分的截面图(a)和(a)的D部放大图(b)。
图15是表示图14所示的密闭电池的制造方法中能量束的照射工序的时间和照射能量的关系的图。
图16是表示实施方式的密闭电池的制造方法的另一例的与图1对应的图。
图17是从包装罐的外侧来看图16所示的密闭电池的焊接部的状态的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本公开涉及的实施的方式。在以下的说明中，具体的形状、材料、数值、方向等是用于容易理解本公开的例示，能够匹配密闭电池的规格而适当变更。此外，关于以下“大致”的用语，例如，除了完全相同的情况以外，还在包含视为实质相同的情况的意思下使用。进一步地，以下，在包含多个实施方式、变形例的情况下，从最初就设想将这些特征部分适当组合来使用。
此外，以下，说明密闭电池为圆筒形的非水电解质二次电池的情况，但是密闭电池也可以没为方形电池等圆筒形电池以外的电池。此外，密闭电池并不限定于以下说明的那样的锂离子二次电池，也可以是镍氢电池、镍镉电池等其他二次电池、或者干电池或锂电池等一次电池。此外，电池所具有的电极体并不限定于以下说明的那样的卷绕型，也可以设为多个正极和负极隔着隔板替层叠的层叠型。
图1是实施方式的一例的密闭电池20的底面侧半部分的截面图。图2是密闭电池20的底视图。以下，密闭电池20记载为电池20。如图1、图2所例示的那样，电池20具备卷绕型的电极体22、非水电解质(未图示)、和包装罐50。卷绕型的电极体22具有正极23、负极24、和隔板25，正极23和负极24隔着隔板25层叠，并且以旋涡状卷绕。以下，有时将电极体22的轴向的一侧称为“上”，将轴向的另一侧称为“下”。非水电解质包含非水溶媒和溶解于非水溶媒的锂盐等电解质盐。非水电解质并不限定于液体电解质，也可以是使用了凝胶状聚合物等的固体电解质。
正极23具有带状的正极集电体23a，在该集电体23a连接正极引线(未图示)。正极引线是用于将正极集电体23a与正极端子(未图示)电连接的导电构件，从电极群的上端向电极体22的轴向α的一侧(图1的上方)延伸出。这里，所谓电极群的意思是，电极体22中除去各引线的部分。正极引线例如设置在电极体22的径向β的大致中央部。
负极24具有带状的负极集电体24a，在该集电体24a连接负极引线26。负极引线26是用于将负极集电体24a与成为负极端子的包装罐50电连接的导电构件，从电极群的卷绕终端侧端部的下端向轴向α的另一侧(图1的下方)延伸出。
各引线的结构材料并没有特别限定。正极引线能够由以铝为主成分的金属构成，负极引线26能够由以镍或者铜为主成分的金属、或者包含镍以及铜这两者的金属构成。
负极引线26在后述的包装罐50中的底板部51的附近以大致直角弯曲，在隔着绝缘板30与电极体22的卷绕芯部29对置的部分与底板部51的内表面重叠，并与该内表面相接。并且，在该状态下，通过从包装罐50的外部朝向底板部51按顺序照射第1激光40以及第2激光41，从而利用焊接部54将包装罐50和负极引线26焊接。各激光40、41相当于能量束。
如图2所示那样，焊接部54在从底板部51的外侧(图1的下侧)来看的情况下的平面形状为直线状。另外，在本公开中，所谓焊接部是指，包装罐50、负极引线26当中被照射各激光40、41而熔融并由凝固的熔痕形成的部分。通过第1激光40以及第2激光41的照射，在焊接部54层叠地形成负极引线26侧的第1层56和包装罐侧的第2层58。第2层58的镍的含有浓度(质量％)比第1层56高。后面详细说明焊接部54以及焊接工序。
包装罐50是将由进行了镍镀覆的铁构成的材料加工成有底圆筒状而形成的容器。
包装罐50的开口部被封口体(未图示)密封。包装罐50收容电极体22以及非水电解质。在电极体22的下部配置绝缘板30。负极引线26通过绝缘板30的外侧而延伸到包装罐50的底部侧，并焊接在包装罐50的底板部51的内表面。作为包装罐50的底部的底板部51的厚度例如是0.2～0.5mm。
电极体22具有正极23和负极24隔着隔板25以旋涡状卷绕而成的卷绕结构。正极23、负极24以及隔板25均形成为带状，并通过以旋涡状卷绕而成为在电极体22的径向β上交替层叠的状态。在本实施方式中，包含电极体22的卷中心轴O的卷绕芯部29是圆柱状的空间。
正极23具有带状的正极集电体23a和形成在该集电体上的正极活性物质层。例如，在正极集电体23a的两面形成有正极活性物质层。对正极集电体23a例如使用铝等金属的箔、在表层配置该金属的膜等。优选的正极集电体23a是以铝或者铝合金为主成分的金属等在正极的电位范围内稳定的金属的箔。
正极活性物质层优选包含正极活性物质、导电剂以及粘合剂。正极23例如可通过在将包含正极活性物质、导电剂、粘合剂以及N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂的正极合剂浆料涂敷在正极集电体23a的两面后进行干燥以及压延来制作。
作为正极活性物质，能够例示含有Co、Mn、Ni等过渡金属元素的含锂过渡金属氧化物。含锂过渡金属氧化物并没有特别限定，但是优选是由一般式Li1+xMO2(式中，-0.2＜x≤0.2，M包含Ni、Co、Mn、Al中的至少1种)表示的复合氧化物。
作为上述导电剂的示例，可列举碳黑(CB)、乙炔黑(AB)、柯琴黑、石墨等碳材料等。作为上述粘合剂的示例，可列举聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)等氟系树脂、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺(PI)、丙烯酸系树脂、聚烯烃系树脂等。此外，也可以同时使用这些树脂和羧甲基纤维素(CMC)或者其盐、聚环氧乙烷(PEO)等。它们可以单独使用1种，也可以组合2种以上来使用。
负极24具有带状的负极集电体24a和形成在该负极集电体上的负极活性物质层。例如，在负极集电体24a的两面形成有负极活性物质层。对负极集电体24a例如使用铝、铜等在负极的电位范围内稳定的金属的箔、将在表层配置该金属的膜等。
负极活性物质层优选形成在负极集电体24a的两面中除后述的原底部以外的整个区域。负极活性物质层优选包含负极活性物质以及粘合剂。负极活性物质层根据需要可以包含导电件。负极24例如通过将包含负极活性物质、粘合剂以及水等的负极合剂浆料涂敷在负极集电体24a的两面后进行干燥以及压延来制作。
作为负极活性物质，只要是能可逆地包藏、放出锂离子的物质就没有特别限定，例如能够使用天然石墨、人造石墨等碳材料、Si、Sn等可与锂合金化的金属、或者包含它们的合金、复合氧化物等。对负极活性物质层中包含的粘合剂例如使用与正极23的情况相同的树脂。在用水系溶媒来调制负极合剂浆料的情况下，能够使用丁苯橡胶(SBR)、CMC或者其盐、聚丙烯酸或者其盐、聚乙烯醇等。它们可以单独使用1种，也可以组合2种以上来使用。
在负极24设置使构成负极集电体24a的金属的表面露出的原底部。原底部是连接负极引线26的部分，是负极集电体24a的表面不被负极活性物质层覆盖的部分。原底部是沿着负极24的宽度方向即轴向α延伸得长的主视下大致矩形形状，相比负极引线26，范围形成的更大。
负极引线26例如通过超声波焊接等焊接与负极集电体24a的表面接合。另外，也能够不仅在负极24的卷绕终端侧端部，还在卷绕方向中间部以及卷绕起始侧端部等设置与负极引线26不同的负极引线，使其从电极群向底板部51侧延伸出，并使该延伸出的负极引线在卷绕芯部与负极引线26重叠，通过激光的照射与包装罐50焊接。在该情况下，通过将负极引线设置在负极24的多个位置，可提高集电性。原底部例如通过不在负极集电体24a的一部分涂敷负极合剂浆料的间歇涂敷来设置。
正极引线与形成在正极集电体23a的原底部接合，从正极集电体23a向上方突出的部分与正极端子或者连接于正极端子的部分接合。
对隔板25使用具有离子透过性以及绝缘性的多孔性片。作为多孔性片的具体例，可列举微多孔薄膜、织布、无纺布等。作为隔板25的材质，优选聚乙烯、聚丙烯等烯烃树脂。
焊接部54如上述那样由熔痕形成，将第1层56和第2层58在包装罐50的厚度方向上层叠而形成。第1层56从负极引线26一直形成到包装罐50的内部。
第2层58在包装罐50的外侧表面与第1层56相邻地形成。该第1层56与第2层58的边界位于包装罐50的底板部51的内部，且不从该底板部51的内表面(图1的上表面)伸出。此外，如图2所示那样，在从包装罐50的底板部51的外侧(图1的下侧)来看焊接部54的情况下，如图4所示那样，第1层56全部被第2层58覆盖。第2层58如后述那样通过从包装罐50的外部朝向底板部51照射作为在第1阶段之后的第2阶段照射的激光的第2激光41来形成。
如图4所示那样，第1层56在从包装罐50的底板部51的外侧来看的情况下的平面形状为直线状。并且，第2层58在从底板部51的外侧来看的情况下的平面形状也为直线状，第2层58的宽度w2比第1层56的宽度w1大。此外，第2层58的镍的含有浓度(质量％)比第1层56高。另外，第1层56以及第2层58的存在例如能够通过利用光学显微镜等观察熔痕的包装罐50的厚度方向的截面来确认。此外，实际上，第1层56无法从包装罐50的底板部51的外侧进行观察。针对上述的第1层56，在从包装罐50的外侧来看的情况下的平面形状中的“来看的情况下”的意思仅仅是视线方向。例如，通过观察被与包装罐50的底板部51的外侧表面平行且包含第1层56的平面切断的情况下的截面形状，能够确认第1层56的平面形状。
作为各激光，优选使用光纤激光器的激光。关于光纤激光器的光斑直径，例如直径能够非常小，小到0.02mm～0.05mm程度，利用该光纤激光器形成的熔痕的宽度也能够非常小，小到约0.1mm。因此，能够使激光的聚光点的功率密度非常高。此外，如后述那样，通过使电池20在与激光的照射方向正交的方向上相对地移动，在从底板部51的外侧来看的情况下，基于激光的焊接部54容易设为细的线状。此时，电池20能够以将底板部51设为上的状态配置，朝向其底部照射激光。电池20也能够以将底板部51向横向倾斜的状态来配置，朝向其底板部51照射激光。
如后述的图6、图7所示的另一例所示那样，通过设置线状的多个焊接部54a、54b、54c，容易确保焊接强度。为了局部地形成这样的焊接部，优选使用光纤激光器的激光。
接下来，说明包含对包装罐50和负极引线26进行焊接的焊接工序的实施方式的电池的制造方法。在该制造方法中，焊接工序具有第1束照射工序和第2束照射工序。
在进行第1束照射工序之前，在使负极引线26与包装罐50的底板部51的内表面对置的状态下，将电极体22收容于包装罐50。并且，在该状态下，通过第1束照射工序以及第2束照射工序，从包装罐50的外部朝向底板部51以2阶段地照射激光。具体来说，在第1束照射工序中，朝向底板部51照射作为第1能量束的第1激光40，在其照射位置，对包装罐50和负极引线26进行焊接，并沿着直线方向朝向一侧(例如图1的右侧)，使第1激光40的照射部在包装罐50的底板部51的外侧表面移动。此时，使激光的光源移动，以使得电池20在与激光的照射方向正交的方向上相对地移动。
接下来，在第2束照射工序中，从包装罐50的外部朝向底板部51在比第1激光40向底板部51照射的照射范围更大的范围照射作为第2能量束的第2激光41。此时，第2激光41的光斑直径优选比第1激光40的光斑直径大。此外，第2激光41以如下方式进行照射：使得通过第2激光41的照射形成的熔痕不贯通包装罐50不到达负极引线26。此时，例如，沿着上述的直线方向朝向一侧(例如图1的右侧)，使第2激光41的照射部在包装罐50的底板部51的外侧表面移动，来形成第1层56和第2层58。第1层56形成在通过第1激光40的照射形成的熔痕当中未被第2激光41熔融的范围。并且，第2层58与第1层56相邻地形成。此时，也使激光的光源移动，以使得电池20在与激光的照射方向正交的方向上相对地移动。第2层58面对底板部51的外侧表面，且与第1层56之间的边界位于底板部51的内部。照射部沿着同一直线方向在底板部51的外侧表面上移动，来如上述那样照射第1激光40以及第2激光41。由此，第1层56以及第2层58在从底板部51的外侧来看的情况下的平面形状形成为直线状。此外，在从底板部51的外侧来看的情况下，第1层56全部被第2层58覆盖。另外，激光的照射部只要相对于包装罐50的外侧表面相对地移动即可，在激光以及包装罐50当中，实际挪动的也可以是包装罐50。
根据上述的实施方式的电池20及其制造方法，在电池20的焊接部54，与负极引线26侧的第1层56相比，包装罐50的表面侧的第2层58的镍的含有浓度更高。由此，与不具有第2层58的电池相比，能够提高在电池20的包装罐50的外侧表面露出的熔痕的防锈性。
根据实施方式的电池的制造方法，由于用于形成第2层58的第2激光41的光斑直径比用于形成第1层56的第1激光40的光斑直径大，因此第2激光41向包装罐50的外侧表面照射的照射面积比第1激光40大。进一步地，第2激光41的照射深度比第1激光40小。因此，包装罐50的大范围的镍镀覆层的镍发生熔融，并且包装罐50的铁的熔融量被抑制，因此能够提高第2层58的镍的含有浓度。因此，通过控制第2激光41向包装罐50照射的照射面积以及照射深度，能够容易地控制第2层58的镍的含有浓度。
此外，在从包装罐50的外侧来看焊接部54的情况下，第1层56全部被第2层58覆盖，第1层56不在包装罐50的外侧表面露出。由此，与贯通包装罐而形成的熔痕在包装罐的外侧表面露出的电池的情况相比，能够提高在包装罐50的外侧表面露出的熔痕的防锈性。
通过将镍含有浓度比第1层56高的第2层58形成在包装罐50的外侧表面，从而在包装罐50的表面露出的熔痕的防锈性变高。因此，第2层58的镍含有浓度并不特别被限定。但是，第2层58的镍含有浓度优选设为1.4质量％以上。由于第2层的镍含有浓度在1.4质量％以上的范围下防锈效果的镍含有浓度的依赖性低，因此可得到稳定的防锈效果。
进一步地，根据实施方式，在从包装罐50的外侧来看焊接部54中的第1层56以及第2层58的情况下的平面形状为直线状。由此，与在包装罐以点来焊接负极引线的电池相比，包装罐50与负极引线26的接合面积变大，能够增大接合强度。特别地，能够提高针对在使负极引线26相对于包装罐50旋转的方向上施加的转矩的强度。此外，由于从包装罐50的外侧来看第1层56的情况下的平面形状为直线状，因此通过设为由第2层58覆盖第1层56的形状，能够容易地将从包装罐的外侧来看的情况下的第2层58中从第1层56伸出的部分的面积增大。由此，能够容易地提高第2层58的镍含有浓度。此外，在使用光纤激光器来作为各激光器的情况下，能够精度良好地控制第1激光40以及第2激光41的照射深度和第2激光41的照射面积。由此，能够精度良好地控制第1层56以及第2层58的尺寸(厚度、宽度、长度)，并且能够精度良好地控制第2层58的镍含有浓度。另外，从包装罐50的外侧来看焊接部54的情况下的第1层56以及第2层58的平面形状只要为线状即可，并不限定为直线状。例如，第1层56以及第2层58的平面形状也可以设为曲线状。
接下来，说明为了确认上述实施方式的效果而进行的实验结果。在实验中，使用以下的实施例1的电池。
[实施例1]
例示实施例1的结构的尺寸，但本公开并不限定于以下的尺寸。参照图4，从包装罐50的外侧来看第2层58的情况下的短边方向的宽度w2比从包装罐50的外侧来看第1层56的情况下的短边方向的宽度w1大，并且，是宽度w1的3倍以下。此外，从包装罐50的外侧来看第2层58的情况下的长边方向的长度L2比从包装罐50的外侧来看第1层56的情况下的长边方向的长度L1大，并且，是长度L1的2倍以下。此外，参照图3，第2层58的厚度D2比包装罐50的外侧表面的镍镀覆层(未图示)的厚度大，并且，是包装罐50的厚度Dc的0.8倍以下。
作为更具体的尺寸，包装罐50由进行了镍镀覆的铁构成，外侧表面的镍镀覆层的厚度为3.5μm。此外，包装罐50的包含镍镀覆层的总厚度为300μm。进一步地，焊接部54的第1层56以及第2层58的尺寸如以下那样。
(第1层56)
(1)从包装罐50的外侧来看的情况下的短边方向的宽度w1∶80μm
(2)从包装罐50的外侧来看的情况下的长边方向的长度L1∶1000μm
(3)厚度(从与第2层58之间的边界到负极引线26的内部中的末端的长度)D1∶230μm
(第2层58)
(1)从包装罐50的外侧来看的情况下的短边方向的宽度w2∶170μm
(2)从包装罐50的外侧来看的情况下的长边方向的长度L2∶1600μm
(3)厚度(从包装罐50的外侧表面到与第1层56之间的边界的长度)D2∶120μm
使用上述实施例1的电池，将作为熔痕的焊接部54在包装罐50的外侧表面中的焊接部54的短边方向且包装罐50的厚度方向上切断，在切断时的截面中，调查镍含有浓度。其结果，能够确认到，相对于第1层56的镍含有浓度为1.24质量％，第2层58的镍含有浓度为2.17质量％，是上述优选的含有浓度即1.4质量％以上。由此，在实施例中，能够确认到能提高在包装罐50的外侧表面露出的熔痕的防锈性。
[实施例2]
此外，为了确认实施方式的制造方法的效果，使用以下的条件来作为包装罐50以及激光的照射条件，制作实施例2的电池。
包装罐50与上述的实施例1的情况同样，由进行了镍镀覆的铁构成，外侧表面的镍镀覆层的厚度为3.5μm。此外，包装罐50的包含镍镀覆层的总厚度为300μm。
第1激光40以及第2激光41的照射条件如以下那样。
(第1激光40)
(1)能量：0.6J
(2)激光器光斑直径：20μm
(3)移动速度：470mm/sec
(第2激光41)
(1)能量：0.8J
(2)激光器光斑直径：170μm
(3)移动速度：470mm/sec
在上述的条件下，在实施例2中，当形成焊接部54时，通过第1激光40的照射，从包装罐50横跨负极引线26来形成熔痕。在该熔痕中，包装罐50的外侧表面的短边方向的宽度为80μm，长边方向的长度为1000μm，厚度(从包装罐50的外侧表面到负极引线26的内部中的末端的长度)为350μm。接着，通过第2激光41的照射，由第1激光40形成的熔痕当中距包装罐50的外侧表面深度为120μm的部分再次熔融。并且，从距包装罐50的外侧表面的深度为120μm的位置到负极引线26的内部中的末端的部分作为第1层56而残留。与此同时，形成第2层58，在该第2层58，包装罐50的外侧表面的短边方向的宽度为170μm，长边方向的长度为1600μm，距包装罐50的外侧表面的厚度为120μm。此时，第1层56以及第2层58的边界形成在包装罐50的内部距包装罐50的外侧表面的深度为120μm的位置。
将在这样的条件下形成的焊接部54在包装罐50的外侧表面的短边方向且包装罐50的厚度方向上切断，在切断时的截面中，调查镍的含有浓度。其结果，与上述的实施例1的情况同样，相对于第1层56的含有浓度为1.24质量％，第2层58的含有浓度为2.17质量％。由此，确认到，通过控制第2激光41向包装罐50照射的照射面积以及照射深度，能够将第2层58调整成镍含有浓度为1.4质量％以上。并且，由此，也确认到，能够提高在包装罐50的外侧表面露出的熔痕的防锈性。
图6是实施方式的另一例的电池20a的底面侧半部分的截面图。图7是图6所示的电池20a的底视图。在本例的情况下，将负极引线26和包装罐50在多个位置焊接。具体来说，如图7所示那样，负极引线26和包装罐50通过由从底板部51的外侧来看的情况下3个直线状的焊接部54a、54b、54c构成的焊接群60而被焊接。各个焊接部54a、54b、54c与从上述的图1至图5的结构同样，由第1层56以及第2层58(图3)形成。3个焊接部54a、54b、54c在从底板部51的外侧来看的情况下大致平行地排列。通过这样设置多个直线状的焊接部54a、54b、54c，可增加负极引线26与包装罐50的接合面积，因此能够提高焊接强度。优选焊接群中包含的焊接部的数目为2个以上，但并不特别限定。
接下来，说明图6、图7所示的电池20a的制造方法。在本例的制造方法中，使用衍射光栅42将一个激光43以光学方式分支成3个激光43a、43b、43c，将分支后的激光43a、43b、43c向底板部51的外侧表面照射。另外，虽然图6未示出，但分支后的激光43a、43b、43c被聚光透镜聚光。由此，3个焊接部54a、54b、54c的第1层56以及第2层58在3个焊接部同时形成。
根据上述的制造方法，通过从一个激光43分支的3个激光43a、43b、43c的2次照射，能够在多个焊接位置同时形成第1层56以及第2层58。由此，可减少生产工时，因此能够提高电池20a的生产率。其他的结构以及作用与图1至图5的结构相同。当然，也能够在多个焊接位置单独地照射激光。例如，在形成图7所示的焊接群的情况下，首先，对焊接部54a、54b、54c各自的位置轮流照射作为第1能量束的激光。接着，对焊接部54a、54b、54c各自的位置轮流照射作为第2能量束的激光。照射激光的顺序能够任意决定。
图8是实施方式的另一例的电池中与图4对应的图。在本例的情况下，将负极引线26(图1)和包装罐50焊接的焊接群61在从底板部51的外侧来看的情况下由以+状正交的2个焊接部54d、54e形成。各个焊接部54d、54e与上述的图1至图5的结构同样，由第1层56(图3)以及第2层58形成。在该情况下，与图6、图7的结构同样，通过设置多个线状的焊接部54d、54e，可增加负极引线26与包装罐50的接合面积，因此能够提高焊接强度。其他的结构以及作用与图1至图5的结构相同。
图9是实施方式的另一例的电池中与图3对应的图。图10是从包装罐50的外侧来看图9所示的电池20c的焊接部62图。在上述的各例中，说明了将负极引线和包装罐焊接的焊接部为线状的情况，但是在本例的情况下，将负极引线26和包装罐50焊接的焊接部62为点状。
具体来说，焊接部62将第1层64和第2层66在包装罐50的厚度方向上层叠地形成。第1层64从负极引线26一直形成到包装罐50的内部，将包装罐50和负极引线26焊接。第2层66在包装罐50的外侧表面侧与第1层64相邻地形成。该第1层64与第2层66的边界位于包装罐50的底板部51的内部。此外，如图10所示那样，从包装罐50的底板部51的外侧来看焊接部62的情况下的平面形状为圆板状。
此外，第1层64在从包装罐50的外侧来看的情况下的平面形状为圆板状。并且，第2层66在从包装罐50的外侧来看的情况下的平面形状也为圆板状，第2层66的外周的直径比第1层64大。此外，第2层66的镍的含有浓度比第1层64高。这样的焊接部62能够通过使形成第2层66的第2激光的光斑直径比形成第1层64的第1激光的光斑直径大，且使第2激光的照射深度比第1激光小来形成。
根据本例的结构，与上述的各例的结构相比，由于焊接部62的形状简单，因此能够简化制造工序，能够提高生产效率。其他的结构以及作用与图1至图5的结构相同。
图11A～图11C分别是实施方式的另一例的电池中与图4对应的图。在图11A～图11C所示的各例中，通过由多个焊接部62构成的焊接群68a、68b、68c将负极引线26(图1)和包装罐50焊接。
例如，在图11A的结构中，通过在从包装罐50的外侧来看的情况下以直线状排列的3个焊接部62来形成焊接群68a。在图11B的结构中，通过配置于正方形的顶点位置的4个焊接部62来形成焊接群68b。在图11C的结构，图11B的结构中相邻的焊接部62的距离变近，相邻的焊接部62在一部分重叠。各焊接部62的结构与图9、图10所示的结构相同。
根据图11A～图11C的各例的结构，与图9、图10所示的结构相比，由于负极引线26与包装罐50的接合面积增加，因此能够提高焊接强度。
图12是示意性表示实施方式的一例的电池20的制造方法中包装罐50以及负极引线26的焊接部54的截面的图。图12示意地示出在光学显微镜下观察将焊接部54在包装罐50的底板部51的外侧表面的长边方向且底板部51的厚度方向上切断时的截面时的第1层56以及第2层58的截面。图12与将图3的上下方向相反示出的情况对应。图12表示在形成焊接部54时激光的照射部在底板部51的外侧表面(图12的上侧面)上沿着直线方向(图12的左右方向)朝向一侧(图12的右侧)移动的情况。在该情况下，包装罐50的内部的组织被激光的能量搅拌，随着照射部移动，在移动方向的后侧，搅拌的作用变大。由此，包装罐50的底板部51的外侧表面在照射开始端侧(图12的左侧)隆起，在照射结束端侧(图12的右侧)产生洼坑。在图12所示的截面中，因第1激光的照射在底板部51的外侧表面产生的凹凸的倾向和因第2激光的照射在底板部51的外侧表面产生的凹凸的倾向相同。具体来说，在第1激光以及第2激光中，在照射部在相同的一个方向上在底板部51的外侧表面上移动地进行照射的情况下，底板部51的外侧表面的隆起侧和洼坑侧在第1激光以及第2激光的照射下分别一致。因此，成为底板部51的外侧表面的凹凸变大的原因。
另一方面，图13是实施方式的另一例的电池20的制造方法中与图12对应的图。在图13所示的制造方法中，使第2激光的照射部的移动方向与第1激光的照射部的移动方向相反。更具体来说，在第1束照射工序中，使第1激光的照射部相对于包装罐50的底板部51的外侧表面向第1方向(图13的右侧)移动的同时进行照射。另一方面，在第2束照射工序中，使第2激光的照射部相对于底板部51的外侧表面向与第1移动方向反向的第2方向(图13的左侧)移动的同时进行照射。
根据上述的制造方法，如图13中所示，第1激光以及第2激光的照射的照射开始端侧和照射结束端侧在第1激光以及第2激光下相反。由此，能够抵消或者缓和底板部51的表面中的隆起和洼坑。图13与图12同样，示意地示出在光学显微镜下观察将焊接部70在包装罐50的底板部51的外侧表面的长边方向且底板部51的厚度方向上切断时的截面时的第1层56a以及第2层58a的截面。如图13所示那样，在第1层56a以及第2层58a，通过使底板部51的表面的隆起和洼坑的位置相反，从而能够减小底板部51的外侧表面的凹凸。由此，将密闭电池模块化时容易将密闭电池稳定地固定。
图14(a)是实施方式的另一例的电池20的底面侧半部分的截面图，图14(b)是图14(a)的D部放大图。图15是表示图14所示的电池20的制造方法中激光的照射工序中的时间和照射能量的关系的图。
在本例的电池20中，在焊接部72中，与第1层74的长边方向(图14的左右方向)两端部的以第2层76的外侧表面为基准的倾斜底面S1a、S1b的倾斜度E1a、E1b相比，使第2层76的长边方向两端部的以第2层76的外侧表面为基准的倾斜底面S2a、S2b的倾斜度E2a、E2b较小。具体来说，第1层74从包装罐50的底板部51的外侧来看的情况下的平面形状为直线状，并且，形成2个第1倾斜底面S1a、S1b，使得在长边方向(图14的左右方向)两端部使深度朝向长边方向中央而逐渐变大。此外，第2层76是从底板部51的外侧来看的情况下的宽度(图14的纸面的表背方向的长度)比第1层74的宽度大的直线状，并且，形成2个第2倾斜底面S2a、S2b，使得在长边方向两端部使深度朝向长边方向中央而逐渐变大。进一步地，各第2倾斜底面S2a、S2b的倾斜度E2a、E2b比各第1倾斜底面S1a、S1b的倾斜度E1a、E1b小。
在本例的电池20的制造方法中，为了制造上述的电池20，第1束照射工序如图15所示那样在第1层74的照射开始时间t1a下逐渐增大照射能量。之后，将照射能量维持为固定，接下来，在照射结束时间t1b下逐渐减小照射能量。由此，在第1层74的照射开始端部(图14的左端部)，使照射深度(图14的上下方向长度)随着照射部的移动而逐渐变大地形成第1倾斜底面S1a。与此同时，在第1层74的照射结束端部(图14的右端部)，使照射深度随着照射部的移动逐渐变小地形成第1倾斜底面S1b。
接下来，在第2束照射工序中，如图15所示那样，在第2层76的照射开始时间t2a下逐渐增大照射能量，之后，将照射能量维持为固定，接下来，在照射结束时间t2b下逐渐减小照射能量。此时，在照射开始时间t2a下，使照射能量变大的速度比在第1束照射工序中的照射开始时间t1a下照射能量变大的速度小。此外，在照射结束时间t2b下，使照射能量变小的速度比在第1束照射工序中的照射结束时间t1b下照射能量变小的速度小。由此，在第2束照射工序中，形成第2层76，使第2层76的长边方向两端部的各第2倾斜底面S2a、S2b的倾斜度比第1层56的长边方向两端部的各第1倾斜底面S1a、S1b的倾斜度小。
根据通过上述的制造方法形成的电池20，第2层76的各第2倾斜底面S2a、S2b的倾斜度E2a、E2b比第1层74的各第1倾斜底面S1a、S1b的倾斜度E1a、E1b小。由此，第2层76的长边方向两端部熔融成包装罐50的基底金属的镍镀覆层的镍相对于铁的比率变高，因此能够使第2层76的镍含有浓度更高。因此，能够使熔痕的防锈性更高。其他的结构以及作用与图1至图5的结构相同。
为了提高第2层76的镍含有浓度，优选在形成第2层76时增大第2激光41的照射面积。但是，若增大第2激光41的照射面积，则一般会容易在包装罐50外侧发生溅射、烟尘。因此，通过减小第2层76的各第2倾斜底面S2a、S2b与长边方向所成的角度E2a、E2b，可抑制溅射、烟尘的发生，因此可期待密闭电池的生产率的提高。此外，由于可抑制溅射、烟尘向包装罐50的底板部51的外侧附着，因此也可期待将密闭电池模块化时的底板部51与集电引线的接合性的提高。
图16是表示实施方式的电池20的制造方法的另一例的与图1对应的图。图17是表示从包装罐50的外侧来看图16所示的电池20的焊接部54f的状态的示意图。通过本例的制造方法制造的电池20的结构与图1至图5所示的电池20相同。在本例的制造方法中，将负极引线26和包装罐50的底板部51焊接的焊接工序通过1次束照射工序来进行。具体来说，焊接工序使用衍射光栅42a将一个激光44在照射部的移动方向的前侧(图16的右侧)和后侧(图16的左侧)分别分支成第1激光45以及第2激光46。与此同时，在底板部51的外侧表面的给定位置，使第1激光45以及第2激光46相对于包装罐50相对地移动，以使得第1激光45比第2激光46先照射。由此，将包装罐50和负极引线26焊接来形成第1层56以及第2层58。
此时，如图17所示那样，第1激光45的照射部的中心O1的位置始终比第2激光46的照射部的中心O2更靠前侧(图17的右侧)。并且，通过调整各激光45、46的光斑直径，能够在从包装罐50的外侧表面来看的情况下由第2层58覆盖第1层56的全部。在图17中，用虚线F1表示第1层56的照射结束端部处的光斑，用虚线F2表示第2层58的照射结束端部处的光斑。
根据上述的制造方法，由于能够减少激光的光源的数目，因此能够减少设备投资。此外，能削减设备的维护所需的时间。另一方面，在激光的光源的数目变多的情况下，关于激光器输出、光斑直径等照射条件，存在机械差异变多且产品偏差变大的可能性，但是根据本例的制造方法，能够减小该偏差。此外，能够通过一个光源的1次激光的照射同时形成第1层56以及第2层58，因此通过生产工时减少而能够提高生产率。其他的结构以及作用与图1至图5的结构相同。
在上述的各例中，说明了将与负极连接的负极引线焊接在包装罐的情况，但是在将与正极连接的正极引线焊接在包装罐的情况下，也能够应用本公开的结构。
在上述的各例中，说明了将与负极的卷绕终端侧端部连接的负极引线焊接在包装罐的情况，但是在将与负极的卷绕起始侧端部连接的负极引线焊接在包装罐的情况下也能够应用本公开的结构。
在上述的各例中，说明了将与负极连接的1根负极引线焊接在包装罐的情况，但是在将与负极连接的多根负极引线焊接在包装罐的情况下，也能够应用本公开的结构。
附图标记说明
20、20a 密闭电池(电池)、
22 电极体、
23 正极、
23a 正极集电体、
24 负极、
24a 负极集电体、
25 隔板、
26 负极引线、
29 卷绕芯部、
30 绝缘板、
40 第1激光、
41 第2激光、
42、42a 衍射光栅、
43、43a、43b、43c、44 激光、
45 第1激光、
46 第2激光、
50 包装罐、
51 底板部、
54、54a～54f 焊接部、
56 第1层、
58 第2层、
60、61 焊接群、
62 焊接部、
64 第1层、
66 第2层、
68a、68b、68c 焊接群、
70、72 焊接部、
74 第1层、
76 第2层。

Claims (8)

1.一种密闭电池，具备：
至少一个正极和至少一个负极隔着隔板层叠而成的电极体；以及
收容所述电极体的有底筒状的包装罐，
所述包装罐由进行了镍镀覆的铁形成，
与所述正极以及所述负极的一方连接的引线和所述包装罐通过从所述包装罐的外侧表面朝向所述引线形成的焊接部被焊接，
所述焊接部由熔痕形成，且包含第1层和镍的含有浓度比所述第1层高的第2层，
所述第1层从所述引线一直形成到所述包装罐的内部，
所述第2层在所述包装罐的外侧表面侧与所述第1层相邻地形成，
在从所述包装罐的外侧来看所述焊接部的情况下，所述第1层全部被所述第2层覆盖。
2.根据权利要求1所述的密闭电池，其中，
所述第1层在从所述包装罐的外侧来看的情况下的平面形状为线状，
所述第2层在从所述包装罐的外侧来看的情况下的平面形状为线状。
3.根据权利要求2所述的密闭电池，其中，
在所述第1层的长边方向两端部，具有深度朝向长边方向中央而逐渐变大的2个第1倾斜底面，
在所述第2层的长边方向两端部，具有深度朝向长边方向中央而逐渐变大的2个第2倾斜底面。
4.根据权利要求3所述的密闭电池，其中，
以所述第2层的外侧表面为基准，所述第1倾斜底面的倾斜度比所述第2倾斜底面的倾斜度大。
5.一种密闭电池的制造方法，是权利要求1所述的密闭电池的制造方法，
对所述引线和所述包装罐进行焊接的焊接工序具有：
第1束照射工序，从所述包装罐的外部对所述包装罐的外侧表面照射第1能量束来将所述包装罐和所述引线进行焊接；以及
第2束照射工序，在所述第1束照射工序后，从所述包装罐的外部对比所述第1能量束向所述包装罐的外侧表面照射的照射范围大的范围照射第2能量束。
6.根据权利要求5所述的密闭电池的制造方法，其中，
在所述第1束照射工序中，使所述第1能量束的照射部对所述包装罐的外侧表面在第1方向上移动的同时进行照射，
在所述第2束照射工序中，使所述第2能量束的照射部对所述包装罐的外侧表面在与所述第1方向反向的第2方向上移动的同时进行照射。
7.一种密闭电池的制造方法，是权利要求1所述的密闭电池的制造方法，其中，
在对所述引线和所述包装罐进行焊接的焊接工序中，
使用衍射光栅将一个能量束分支成第1能量束和第2能量束，并且在所述包装罐的外侧表面的给定位置，使所述第1能量束以及所述第2能量束的照射部相对于所述包装罐相对地移动，以使得所述第1能量束比所述第2能量束先照射，由此将所述包装罐和所述引线焊接来形成所述第1层以及所述第2层。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的密闭电池的制造方法，其中，
所述第1能量束以及所述第2能量束是激光。
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